电网水库及发电能力最大化智能调度及其可视化制造技术

本发明专利技术提供电网水库及发电能力最大化智能调度及其可视化系统，属于电力系统水调自动化技术领域，其特征在于用可视化表达技术将水库的水位、发电机的出力和运行时间的３者关系有机地结合在一起表达，在虚拟仪表上建立了互动计算的平台。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统水调自动化
，特别涉及用形象的可视化表达技术将水库的水位、发电机的出力和运行时间的3者关系有机地结合在一起表达，在虚拟仪表上建立了互动计算的平台。
技术介绍
水库的实时调度涉及许多方面，不仅关系到水利工程效益的发挥，还直接关系到广大人民生命财产的安全和整个国民经济的发展。对于电网电力调度人员而言，科学地合理地实施水库实时调度，主要是对来水进行调蓄，削峰填谷，减小弃水损失，提高电网运行的经济性，同时，通过实时调度，可以增加水利信息的来源及可靠性，增长有效预见期，在合理时间安排电网中的火电机组发电，做到心中有数，以提高电网的安全性。传统的水库调度能实时监测水库的来水情况，没有有效的手段将水库的来水、水电厂的出力、水位消落到指定水位及需要的时间建立实时的定量关系。
技术实现思路
本专利技术的特点是为满足水库发电能力短时调度的实时性，解决了机组指定出力与水库消落至目标水位间的定量关系问题，并通过先进的可视化技术进行表达，直观、简洁，圆满地满足了调度人员的迫切的实际需求。水库运行调度是一个典型的多阶段决策过程，因此可以按如下思路把水库调度问题转化为动态规划问题(1) 阶段与阶段变量对于具有调节性能的水库，可以将调度日表示的调节周期按时段划分为r个阶段，以/代表变量，贝ij^U，A:r，相应的时刻卜"i为面临时段，时刻"i T + i为余留时期；(2) 定义状态变量描述多阶段决策过程演变过程所处状态的变量，称为状态变量。它具有3种性质能够描述过程的演变；各状态变量的值，可以直接或间接地获知，满足无后效性；对水库调度而言，可以选用每个阶段的水库蓄水量「(或水位z)为状态变量。K和《"分别为f时刻初、末的蓄水状态，其中^1也就是纟+ 1时段的初始蓄水状态；(3) 选择决策变量取水电站发电引用流量^(7')或出力P'W)等指标为决策变量。当时段f的初始状态^给定后，如果做出某一决策2'K)，则时段初的状态将演变为时段末的状态^'。在水库调度中，决策变量^(「')的选取往往限制在某一范围D'(「')内，此范围称为允许决策集合，有(4)列出状态转移方程在水库调度系统中，水量平衡方程即为状态转移方程= F'式中，"，'为时段f的入库流量(m3/s); ^为时段,的发电流量(m3/s); ^为时段秒数(S);状态转移方程或系统方程，把多阶段决策过程中的三种变量，即阶段(时段)变量t、状态变量V、决策变量Q三者之间的相互关系联系了起来。对于确定性的决策过程，下一阶段的状态完全由面临时段的状态和决策所决定。附图说明图l水库调度多阶段决策逆序递推过程图图2基于耗量曲线的时间求取方法3基于耗水率的时间求取方法图4基于耗量曲线的出力求取方法图5根据出力求时间流程图6根据时间求出力流程图7水库实时调度的可视化展示具体实施方式(步骤)1、根据出力求时间的步骤如下步骤l:准备系统计算所需的数据，包括(1) 水电公司水库库容曲线；(2) 水电公司水库特征水位，重点是最低控制水位；(3) 水电公司机组出力；(4) 水电公司机组耗量曲线；(5 ) 水电公司水库来水情况；步骤2:(1) 采集当前水库的上游与下游水位，得到当前水库水头；(2) 根据机组耗量曲线，进一步求出当前机组的耗水量；(3) N=l; 步骤3:(O给定计算的时间步长；(2) 按得到的当前机组耗水量计算第N个时间间隔内的总耗水量；(3) 根据水库在第N个时间间隔内的来水情况以及水库的库容曲线，计算第N个时间间隔末的水库水位，结合下游水位，得到第N个时间间隔末的水头；(4) 考察第N个时间间隔末的水库水位是否达到水库最低控制水位，是，程序结束， 统计总的时间间隔个数，并用可视化展示总时间，否，程序进入下一步；步骤4:(1) 根据机组耗量曲线，按步骤3决定的第N个时间间隔末的水头，求出当前机组的 耗水量；(2) N=N+1;(3) 返回步骤3;2、根据时间求出力的步骤如下-步骤l:给定初始的水电发电能力(取一个较小的值)，对于第一个时刻，根据水库此时水头，按照机组耗量曲线，得到机组的耗水量；步骤2:根据水库此时的来水量，结合步骤1得到机组耗水量，结合库容曲线，可以得 到水库在时间间隔末的水位，同时得到水库在时间间隔末的水位；步骤3:下一个时刻，重复步骤1和2，直到当天末；步骤4:由于给定初始的水电发电能力较小，当天末的水位一般大于水库调度中事先确 定的当天末的水位值，加大初始的水电发电能力，重复上述步骤，直到当天末的水位与水库调度中事先确定的当天末的水位值大体相等；步骤5:输出此时的水电发电能力，即为最后结果，并可视化显示。 实际应用效果本专利技术的在四川省电网上实现，所做的结果如图7所示。可以看出它能在一个可视化仪 表上将水位、机组出力、并予以表达。权利要求1、水库发电能力实时调度及其可视化方法，其特征在于，该方法是在电网调度中心自动化系统实现的，所述的方法依次包含以下步骤步骤1与水调自动化的数据接口；步骤2输入水库的基本数据步骤3根据出力求时间，即机组按给定出力P运行时水位消落到末水位的时间t；步骤4根据时间求出力步骤，即水位按指定时间t消落到末水位所对应的机组出力P；步骤5对步骤3和4的计算结果予以可视化表达。2、 根据权利要求1所述的水库发电能力实时调度及其可视化方法的步骤2，其输入数据的基 本特征为(1) 水库库容曲线及对应时段来水量《；(2) 库特征水位，重点是最低控制水位；(3) 水库调度过程中的初、末水位与下游水位曲线；(4) 机组出力特性，即最小、最大与平均出力；(5) 机组耗量曲线，或对应时段的耗水率^;(6) 水库来水情况。3、 根据权利要求1所述的水库发电能力实时调度及其可视化方法的步骤3，其计算过程如下步骤1:(1) 采集当前水库的上游与下游水位，得到当前水库水头；(2) 根据机组耗量曲线，进一步求出当前机组的耗水量；(3) N=l; 步骤2:(1) 给定计算的时间步长；(2) 按得到的当前机组耗水量计算第N个时间间隔内的总耗水量；(3) 根据水库在第N个时间间隔内的来水情况以及水库的库容曲线，计算第N个时间 间隔末的水库水位，结合下游水位，得到第N个时间间隔末的水头；(4) 考察第N个时间间隔末的水库水位是否达到水库最低控制水位，是，程序结束， 统计总的时间间隔个数，并用可视化展示总时间，否，程序进入下一步；步骤3:(1) 根据机组耗量曲线，按步骤2决定的第N个时间间隔末的水头，求出当前机组的 耗水量；(2) N=N+1;(3) 返回步骤2;步骤4:输出此时的时间，即为最后结果。4、 根据权利要求1所述的水库发电能力实时调度及其可视化方法的步骤4，其计算过程如下:步骤l:给定初始的水电发电能力(取一个较小的值)，对于第一个时刻，根据水库此时 水头，按照机组耗量曲线，得到机组的耗水量；步骤2:根据水库此时的来水量，结合步骤1得到机组耗水量，结合库容曲线，可以得 到水库在时间间隔末的水位，同时得到水库在时间间隔末的水位；步骤3:下一个时刻，重复步骤1和2，直到当天末；步骤4:由于给定初始的水电发电能力较小，当天末的水位一般大于水库调度中事先确 定的当天末的水位值，加大初始的水电发电能力，重复上述步骤，直到当天末的水位与水库 调度中事本文档来自技高网...

【技术保护点】
水库发电能力实时调度及其可视化方法，其特征在于，该方法是在电网调度中心自动化系统实现的，所述的方法依次包含以下步骤：　　步骤１：与水调自动化的数据接口；　　步骤２：输入水库的基本数据：　　步骤３：根据出力求时间，即机组按给定出力Ｐ运行时水位消落到末水位的时间ｔ；　　步骤４：根据时间求出力步骤，即水位按指定时间ｔ消落到末水位所对应的机组出力Ｐ；　　步骤５：对步骤３和４的计算结果予以可视化表达。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐茂林，刘俊勇，王民昆，吕林，沈晓东，李成鑫，
申请(专利权)人：四川省电力公司，四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]